Welche Funktion hat die Glühlampe in einem Wien-Brücken-Oszillator?

Beim ersten Einschalten ist die Lampe kalt und hat einen geringen Widerstand. Dadurch wird die Schaltungsverstärkung größer als 1 und hilft, den Oszillator anzukurbeln. Wenn sich die Lampe erwärmt, wird ihr Widerstand bei größeren Amplituden etwas größer. Dies reduziert die Verstärkung der Schaltung und stabilisiert die Oszillatoramplitude.

Die Lampe besitzt ein ziemliches Maß an thermischer Verzögerung und für die meisten Frequenzen über niedrigem Audio ändert sich ihr Widerstand nicht viel über einen Zyklus der Oszillatorwellenform und daher wird das Signal nicht stark verzerrt.

Wenn die Frequenz niedrig wird (normalerweise 10 Hz oder weniger), gibt es eine merkliche Verzerrung am oberen Ende der Wellenform im Vergleich zum unteren, da das untere Ende der Wellenform weniger Wärme erzeugt und bei niedrigen Frequenzen die Glühbirne im Vergleich zum oberen Ende stärker abkühlt Wellenform, wenn mehr Wärme erzeugt wird.

Moderne Wien-Oszillatoren verwenden einen JFET zur Amplitudensteuerung, indem sie die Spitzenamplitude des Ausgangs in einen DC-Pegel umwandeln (Gleichrichtung und Glättung), aber sie leiden immer noch unter Niederfrequenzverzerrung, da bei niedrigen Frequenzen eine ausgeprägte Welligkeit auf dem DC-Pegel auftritt, der den steuert Amplitude über den JFET.

Ein Oszillator muss eine "durchschnittliche" Verstärkung von genau 1,000000 haben, um eine stabile Schwingung zu erzeugen. Wenn die Verstärkung etwas unter Eins liegt, werden die Schwingungen zu nichts abklingen. Wenn die Verstärkung etwas über Eins liegt, wachsen die Oszillationen, bis der Oszillator die Eins-Verstärkung nicht mehr bewältigen kann (im Allgemeinen als Folge des Abschneidens von Teilen des Signals). Damit ein Oszillator ein verzerrungsfreies Ausgangssignal erzeugt, muss die Verstärkung während jedes Oszillationszyklus gleichmäßig sein.

Ein Ansatz zum Entwerfen eines Oszillators besteht darin, ihn bei höheren Amplituden eine etwas geringere Verstärkung erzeugen zu lassen. Wenn man eine Oszillatorschaltung mit einer Verstärkung von 1,001 bei Spannungen im Bereich von -0,9 bis +0,9 und 0,999 bei Werten außerhalb des Bereichs von -1,1 bis +1,1 hat, dann schwingt sie mit einer Amplitude irgendwo um ein Volt. Unglücklicherweise verursacht die Schwankung der Verstärkung während jedes Zyklus eine gewisse Verzerrung. Man könnte die Verzerrung reduzieren, indem man die Verstärkungsvariation reduziert, aber die Schaltung würde sehr "empfindlich" werden; Selbst mit den angegebenen Werten könnte etwas, das die Verstärkung der Schaltung um 0,1 % verringert, dazu führen, dass sie vollständig aufhört zu schwingen.

Die Idee der Glühbirne besteht darin, eine Schaltung zu haben, deren Verstärkung mit zunehmender Ausgangsamplitude verringert und mit abnehmender Ausgangsamplitude erhöht wird. Die Verzögerung der Glühbirne beim Reagieren auf Amplitudenänderungen und die Verzögerung der Amplitude der Schaltung als Reaktion auf die Verstärkung bedeuten, dass die Glühbirne / Verstärkungsschaltung mit einigen Hertz schwingen kann, aber man kann diesen "Oszillator" so konstruieren, dass seine Schwingungen abklingen dem Nichts entgegen.

Die Lampe ist ein Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass ihr Widerstand zunimmt, wenn sie wärmer wird. Die Lampe wird tatsächlich durch den Ausgang des Oszillators „angetrieben“, je größer also die Amplitude der Schwingung ist, desto wärmer wird die Lampe und desto größer wird ihr Widerstand. Beachten Sie, dass sich die Lampe im negativen Rückkopplungspfad des Oszillators befindet. Je mehr Widerstand sie hat, desto niedriger ist die Verstärkung des Oszillators. Daher muss Rf, der Gegenkopplungswiderstand, so gewählt werden, dass die gesamte Schleifenverstärkung genau 1 beträgt, wenn die Ausgangsamplitude des Oszillators auf dem gewünschten Pegel ist. ALSO IST ES AGC, GENAU WIE SIE DACHTEN.

Die Glühbirne ist eine Art billiger / sehr altmodischer PTC. Ich glaube nicht, dass dies jemals mehr verwendet wird, um ehrlich zu sein. Beim Googeln sehe ich ein paar Leute, die es für Neuheitenprojekte verwenden, aber wenn Sie wirklich daran interessiert sind, einen solchen Oszillator zu bauen (der in einigen Modi immer noch grundlegend instabil ist), würden Sie heutzutage einfach einen echten PTC verwenden.